一种活性炭负载高分散双金属粒子催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种活性炭负载高分散双金属粒子催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂包括载体、金属活性组分I和金属活性组分II，所述载体为活性炭，金属活性组分I为铂或钯或镍，金属活性组分II为锌或铜或钴；所述金属活性组分I的质量占载体质量的0.1

【技术实现步骤摘要】
一种活性炭负载高分散双金属粒子催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种活性炭负载双金属粒子催化剂及其制备方法和应用
[0002]专利技术背景
[0003]三氯乙烯是一种挥发性金属脱脂有机溶剂，常被用于金属表面的去污清洁、电路板清洗、衣服干洗、以及用于印刷油墨、黏合剂、斑点去污剂等。但是，三氯乙烯也是一种已知的致癌物质，同时还与一系列的神经、发育及免疫毒性有关，会造成肝功能损坏和抑制人体中枢神经系统等。美国环境保护署已经不再允许将三氯乙烯用于气溶胶脱脂剂及去污剂。我国也对三氯乙烯的使用提出了更为严格的限制条件，并且大力推广三氯乙烯的替代品。但由于过去的长期广泛使用，三氯乙烯仍是空气、地下水和食品中常见的环境污染物。因此，三氯乙烯的降解处理至关重要。目前，处理三氯乙烯常见方法有吸附、生物过滤以及膜分离法等。但是这些方法会产生很高的处理成本，化学法仍是目前为止最为绿色、环保、经济可行的处理方法。本专利技术则是围绕开发一种炭载高分散双金属粒子催化剂以及在三氯乙烯加氢脱氯的应用。三氯乙烯(trichlorethylene,TCE)是是工业上广泛使用的剂,也可用于氯化物的生产。
[0004]中国专利文献CN103721368A公开了一种以过渡金属磷化物为催化剂三氯乙烯加氢脱氯的方法，该方法通过程序升温还原法制备过渡金属磷化物。虽然该方法绿色环保，但其三氯乙烯的转化率在32.74％左右，转化率过低，金属利用率不高。所以说如何提高催化剂的活性来更有效的处理环境中的三氯乙烯是重要的。中国专利CN1110103604A公开了一种催化加氢脱氯用催化剂及其制备方法和应用，该方法中合金催化剂以元素Ru为主体，选取指定合金元素Re、Ti、Cr、Ni、Al、Co、Cu、Nb、Ta、Ru、Pt或Ag中的任意一种或多种与Ru形成合金；助剂为碱金属或烯土金属，载体为活性炭载体。将其用于三氟氯乙烯的制备中，三氟氯乙烯的转化率在95.7％左右，选择性为95.6％。双金属合金形式能够很好的提高三氯乙烯的转化率，很大程度的提高了金属利用率。但是在制备过程中，颗粒的粒径可控性较差，金属纳米颗粒容易发生团聚等不利因素，使得催化剂稳定性较差。所以双金属合金催化剂制备方法的优化对三氯乙烯的处理具有重要意义。
[0005]目前，普通浸渍法所制备的催化剂存在金属颗粒团聚、分散度太低等缺点。而本专利技术能够很大程度地增加金属分散度，提高催化活性和稳定性。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种活性炭负载高分散双金属粒子催化剂的制备方法。本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种活性炭负载双金属粒子催化剂。本专利技术要解决的第三个技术问题是提供所述活性炭负载金属粒子催化剂在三氯乙烯加氢脱氯选择性制备乙烯中的应用。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种活性炭负载双金属粒子催化剂的制
备方法，所述催化剂包括载体、金属活性组分I和金属活性组分II，所述载体为活性炭，金属活性组分I为铂或钯或镍，金属活性组分II为锌或铜或钴；所述金属活性组分I的质量占载体质量的0.1
‑
3.0％，金属活性组分I与金属活性组分II的摩尔比例为1:1
‑
10；所述制备方法包括以下几个步骤：
[0009](1)金属浸渍液I和II的配制：称取金属前驱体I和金属前驱体II，分别用去离子水溶解，加入0.1
‑
0.2mol/L表面活性剂水溶液，超声使之充分混合后，加入离子液体，配成金属浸渍液I和II；所述离子液体选用1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐或1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑乙酸盐；所述金属前驱体I或II与表面活性剂溶液、离子液体的投料比为50
‑
150mg：1
‑
2ml：1
‑
2ml；
[0010](2)纳米粒子的制备：取一球形容器，所述球形容器设置有两个进口A、B和一个出口C，球形容器温度设置为70
‑
95℃；将金属浸渍液I和金属浸渍液II混合得到金属浸渍液混合物，称取一定量的还原剂水溶液，还原剂的摩尔数与金属的总摩尔数之比为1.2
‑
40:1，所述金属浸渍液混合物用喷射装置以雾状通过球形容器的进口A喷入球形容器，所述还原剂同时用喷射装置以雾状通过球形容器的进口B喷入球形容器，调控还原剂与金属浸渍液混合物的喷入流速以使两者能在相同时间内喷射完毕，金属浸渍液混合物和还原剂在球形容器内充分接触后通过出口C流入装有聚乙二醇的开口容器中，聚乙二醇处于轻微搅拌状态，生成的金属粒子收集在聚乙二醇中；然后，减压蒸馏将水分蒸出，蒸馏至体积刚刚能将步骤(3)所得载体活性炭浸没，得到金属纳米颗粒溶液；所述还原剂选择硼氢化钠、甲脒亚磺酸中的一种；所述聚乙二醇与金属前驱体的投料比为0.5
‑
2mL：100
‑
1100mg；
[0011](3)载体的前处理：将活性炭破碎过筛成5
‑
40目颗粒状活性炭，采用摩尔浓度为0.5
‑
2mol/L的氯化铁溶液于20
‑
60℃下浸洗活性炭2
‑
6h，阴干，其中金属铁的质量与活性炭的投料质量比为0.01
‑
0.1:1；将阴干后的活性炭载体在惰性气氛围下600
‑
800℃下焙烧2
‑
5h；焙烧之后，采用摩尔浓度为0.5
‑
2mol/L的稀盐酸溶液于30
‑
60℃下浸洗活性炭2
‑
4h，过滤，用于去除活性炭中的铁；采用去离子水洗涤至中性；过滤后的活性炭放入鼓风干燥箱中干燥；该步用于疏通微孔孔道，增加羰基、羟基等酸性基团，便于金属粒子进入孔道吸附于活性炭表面，处理之后的活性炭中残留三价铁含量为0.001
‑
0.005wt％；
[0012](4)金属纳米颗粒的负载：负载之前将步骤(2)得到的金属纳米颗粒溶液超声5
‑
30min，使金属纳米颗粒在溶液中充分分散；将步骤(3)处理好的活性炭浸没在金属纳米颗粒溶液中，在20
‑
40℃水浴中进行浸渍2
‑
4h；浸渍完成之后在H2气氛下进行干燥，干燥程序：首先25
‑
50℃下保持2
‑
4h，250
‑
500℃下保持2
‑
6h，升温速率为1
‑
10℃/min；其中H2压力为0.1
‑
0.5MPa；制得活性炭负载双金属粒子催化剂。
[0013]作为优选，所述活性炭微孔比例高于80％(体积计)，表面为碳以sp3杂化为主，sp3/sp2杂化型碳比例高于1.2。
[0014]作为优选，所述的金属前驱体I选自PdCl2、PtCl4或NiCl2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活性炭负载双金属粒子催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂包括载体、金属活性组分I和金属活性组分II，所述载体为活性炭，金属活性组分I为铂或钯或镍，金属活性组分II为锌或铜或钴；所述金属活性组分I的质量占载体质量的0.1
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3.0％，金属活性组分I与金属活性组分II的摩尔比例为1:1
‑
10；所述制备方法包括以下几个步骤：(1)金属浸渍液I和II的配制：称取金属前驱体I和金属前驱体II，分别用去离子水溶解，加入0.1
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0.2mol/L表面活性剂水溶液，超声使之充分混合后，加入离子液体，配成金属浸渍液I和II；所述离子液体选用1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐或1
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丁基
‑3‑
甲基咪唑乙酸盐；所述金属前驱体I或II与表面活性剂溶液、离子液体的投料比为50
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150mg：1
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2ml：1
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2ml；(2)纳米粒子的制备：取一球形容器，所述球形容器设置有两个进口A、B和一个出口C，球形容器温度设置为70
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95℃；将金属浸渍液I和金属浸渍液II混合得到金属浸渍液混合物，称取一定量的还原剂水溶液，还原剂的摩尔数与金属的总摩尔数之比为1.2
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40:1，所述金属浸渍液混合物用喷射装置以雾状通过球形容器的进口A喷入球形容器，所述还原剂同时用喷射装置以雾状通过球形容器的进口B喷入球形容器，调控还原剂与金属浸渍液混合物的喷入流速以使两者能在相同时间内喷射完毕，金属浸渍液混合物和还原剂在球形容器内充分接触后通过出口C流入装有聚乙二醇的开口容器中，聚乙二醇处于轻微搅拌状态，生成的金属粒子收集在聚乙二醇中；然后，减压蒸馏将水分蒸出，蒸馏至体积刚刚能将步骤(3)所得载体活性炭浸没，得到金属纳米颗粒溶液；所述还原剂选择硼氢化钠、甲脒亚磺酸中的一种；所述聚乙二醇与金属前驱体的投料比为0.5
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2mL：100
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1100mg；(3)载体的前处理：将活性炭破碎过筛成5
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40目颗粒状活性炭，采用摩尔浓度为0.5
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2mol/L的氯化铁溶液于20
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60℃下浸洗活性炭2
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6h，阴干，其中金属铁的质量与活性炭的投料质量比为0.01
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0.1:1；将阴干后的活性炭载体在惰性气氛围下600
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800℃下焙烧2
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5h；焙烧之后，采用摩尔浓度为0.5
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2mol/L的稀盐酸溶液于30
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60℃下浸洗活性炭2
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4h，过滤，用于去除活性炭中的铁；采...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢春山，肖法展，蒋瑞坤，李小年，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：